超级电容器均压技术综述

超级电容器作为一种新型电能储存元件,因其单体电压很低,在实际应用中均需要串联组合使用。为了确保安全性和使用效率,均压技术一直伴随着超级电容器的使用在不断发展。首先分析了超级电容器需要均压技术的原因,根据均压过程中能量的消耗与否,将现有均压技术分为能量消耗型和能量转移型,并进一步对比分析各种均压方法的优缺点,指出其改进方法,展望了均压技术未来的研究方向。     

超级电容器改进模型及其均压策略研究

提出了一种超级电容器改进模型,该模型由瞬时、短时、长时以及自放电4条支路组成,并考虑温度、端电压对超级电容器特性的影响,可准确反映冲放电过程中的非线性以及电压自恢复特性。在单体模型的基础上,基于单飞渡电容控制思路和均压策略,设计了储能模块的电压改进模型均衡电路和超级电容器组均压控制电路。仿真结果表明,单飞渡电容法减小了串联超级电容器之间的电压差,提高了电压一致性,取得了良好的均压效果。     

超级电容器组电压均衡技术研究

通过对影响超级电容器串联支路各单体电压均衡的各种因素进行分析,针对超级电容器储能装置中各串联单体充电电压的均衡问题,论述了多种单体均压方案。通过理论研究、分析计算以及搭建仿真电路进行仿真测试,总结归纳了各种均压方案的均压效果及优缺点,为设计超级电容器储能装置时选择合理的均压方案提供了良好的设计思路及借鉴作用。     

一种新型回馈式串联超级电容器组均压策略

现有的能量回馈型串联超级电容器组均压方法需额外的检测及控制电路,结构较为复杂,而能耗型均压方法效率低且不适合大功率场合.这里提出一种新型的基于反激升压变换器回馈型串联超级电容器组均压策略,利用反馈回路和超级电容器组之间的压差进行电流回馈,可在一定比例的超级电容器达到设定电压门限时起到均压作用.对电流回馈过程进行了分析和...     

超级电容器充电过程中的双重均压研究

超级电容器作为储能器件在工业领域有着广泛的应用。为提高超级电容器模块的输出特性,延长模块的使用寿命,以面向未来航空航天器瞬时功率的应用需求为基础,文中提出一种安全可靠的超级电容器双重均压技术。通过测量恒流充放电条件下超级电容器的充放电曲线及计算单体特征参数,揭示模块中单体的不一致性。在恒流充电过程中,双重均压电路以Buck-Boost电路为主要电路,开关电阻法电路作为备用电路,使模块实现充电时的动态电压均衡并在充电结束时达到额定电压值且不出现过充现象。双重均压电路解决了超级电容器模块中因单体不一致性所致的电压不均衡问题。     

一种新颖的串联超级电容器组的电压均衡方法

串联超级电容器组的电容电压不平衡是阻碍超级电容器储能应用发展的一个重要因素,实现串联超级电容器组的电压均衡可以延长超级电容器的使用寿命,增加储存能量,提高储能系统的可靠性。讨论了目前正在研究和已经应用的超级电容器电压均衡方法,鉴于它们的不足之处,提出了一种新颖的以单个电解电容器做能量传递器件的超级电容器电压均衡方法,并研制成功一套数字化控制均衡设备。仿真分析及实验结果表明:这种电压均衡方法效率高、均压速度快,在超级电容器储能系统中有很高的应用价值。     

串联电容器组电压均衡研究

串联超级电容器组的电容电压不平衡是阻碍超级电容器储能应用发展的一个重要因素.讨论了常用的超级电容器均压方法,研究了一种新型电容器组电压均衡电路,详细分析了电路的工作原理并进行了实验验证.研究表明,该方法电压均衡速度快、结构简单、易于扩展,且具有较高的应用价值.     

一种新型可串联的超级电容电压均衡特性研究

引入一种超级电容器电压均衡控制策略的模型,在此基础上提出一种新颖的超级电容器电压均衡方法——开关分流电压均衡法,该方法可以直接改变每个超级电容器的能量流动,实现能量重新分配。阐述了该方法的均衡原理及均压过程,给出了参数整定原则,同时基于PSIM仿真软件,对三只串联超级电容器模块进行仿真分析并与多飞渡电容电压均衡法进行对比,结果表明:开关分流电压均衡法均压速度快,效率高,在大容量快速储能领域中具有一定的价值。     

基于超级电容器储能系统的均压放电控制策略

由于超级电容器单体电压比较低,在构建储能系统时通常采用多只超级电容器串并联结构。但是,因超级电容器自身参数存在差异,在放电过程中必然会出现超级电容器单体之间电压不平衡的现象,进而影响储能系统的放电效率和能量利用率,甚至影响超级电容器的使用寿命。针对上述问题,本文提出了一种均压放电控制策略,可以将电压失衡达到最小化,从而实现超级电容器能量的高效利用,并通过理论分析和实验研究进一步验证了该策略的可行性。     

一种快速低损耗超级电容均压策略的研究

串联超级电容器组的电容电压不平衡是阻碍超级电容器储能应用发展的一个重要因素,而实现串联超级电容器组的电压均衡可以延长其使用寿命、增加储存能量、提高储能系统的可靠性.讨论并比较了现存的各种均压方法,鉴于它们的不足之处,提出一种以逆变器转移超级电容能量的电压均衡方法,介绍了该方法的工作原理,并通过仿真和实验分析了它的优缺点.     

基于FPGA的超级电容器均衡充电电路设计与实现

由于超级电容器单体性能参数存在的离散性,当多个单体串联组成电容器组时,在充放电过程中容易造成过充或过放现象,严重危害超级电容器的使用寿命。在比较现有的几种均衡充电电路基础上提出一种新的解决思路,以FPGA为检测、控制单元,有效地对电容进行充放电控制,防止其过充或者过放,提高了超级电容器的循环使用次数,并且降低了不必要的能量消耗。     

移动机器人复合电源系统的能量管理研究

针对移动机器人蓄电池-超级电容复合电源系统提出了基于模糊逻辑的能量管理控制策略,该策略充分地利用了蓄电池的高比能量和超级电容的高比功率的特性,使超级电容承担瞬时大功率,蓄电池承担长时间的平均功率。通过建立复合电源系统的模型进行仿真研究,仿真结果表明该策略有效地提高了机器人的动力性能,以及延长了蓄电池的使用寿命。     

基于超级电容的城市轨道交通车辆再生制动能量吸收系统

研究采用基于超级电容器的储能器来吸收城市轨道交通车辆的再生制动能量,并在适当的时候把能量回馈直流供电电网,以减少能源浪费,达到能量的高效利用。本文提出了模块化结构的储能器功率变换方案,采用多个模块串联以适应不同供电制式牵引电网的应用场合;采用多通道电路拓扑降低了变换器功率管的电流应力;提出一种双闭环控制策略,既实现了能量的双向流动又实现了串联模块的输入端电压的自然均压;提出了一套超级电容器组均压策略以保证超级电容器组高效可靠工作,主要分为组内均压和组间均压两组电路。最后通过小功率实验平台对该再生制动能量吸收系统的关键技术进行了实验验证。     

基于组合型双向DC-DC变换器的超级电容储能系统控制策略分析与设计

研究了一种基于组合型双向DC-DC变换器BDC(bidirectional DC-DC converter)的超级电容储能系统,该系统采用多组多通道交错Buck/Boost双向变换器串联,既可实现开关电流和电压应力的降低也可实现电感量的减小,同时有助于减轻超级电容单体电压低与应用场合电压高间的矛盾。串联变换器模块间的均压控制是该系统稳定运行的关键之一。基于双向变换器的小信号模型分析了超级电容储能系统电流控制与变换器模块均压控制的关系,设计了组合型双向DC-DC变换器的双闭环控制策略,在稳定控制超级电容充/放电电流的同时实现模块输入电压均衡的解耦控制。进一步根据母线电压变化及超级电容荷电水平提出了储能系统能量控制策略。通过两组三相交错Buck/Boost级联BDC储能系统的实验验证了控制策略的有效性。     

基于超级电容器–蓄电池复合储能的直驱风力发电系统的功率控制策略(英文)

随着风力发电的电网渗透率的增加,风电系统与电网之间的相互影响也越来越大。风电系统输出功率的波动性和间歇性对电网的电能质量及其稳定性将产生较大影响;与此同时,电网故障也会给风电系统带来一系列的暂态过程,甚至会危及到风电系统的安全运行。该文基于超级电容器和蓄电池在技术性能上具有较强的互补性以及并网永磁直驱风力发电系统的运行特点,提出一种综合控制策略,在使风电系统输出较为平滑的功率的同时,还具有较强的低电压穿越能力,使风电系统基本不受电网故障的影响。仿真结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。     

一种电动汽车能量高效回馈制动方法

为提高电动汽车的能量利用率,提出了一种将可变电压系统作为电机驱动系统实现能量回馈的方法,利用可串并联切换的超级电容器组与双向直流功率变换器相结合,采用了2种回馈制动模式的控制策略,提高了电机到驱动系统电源之间能量流的传递效率和变换效率,实现了速度大范围变化的能量回馈。与常规制动方法相比,上述方法具有驱动系统体积小、成本低、能量回馈效率高的特点,通过计算机仿真对采用不同回馈制动方法时的3种情况进行了对比分析,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

电动汽车锂离子电池组均衡管理系统设计

介绍了一种电动汽车锂离子电池组均衡管理系统及控制方法。均衡拓扑为双向DC/DC集中式有源无损均衡,利用超级电容器组构成外部能量过渡装置,通过控制双向DC/DC对电池组中的单体电池进行低充高放的均衡。系统以电压、电量均衡为目标,利用电池的充、放电曲线估算使不均衡单体回到组内平均水平所需的时间,通过逐次逼近的方法进行均衡。实验结果说明了系统的有效性和可靠性。该均衡管理系统的均衡效果良好,有利于延长电池组的使用寿命。     

Bidirectional isolated three-phase dc-dc converter using coupled inductor for dc microgrid applications

The main objective of this project is to study the analysis and design of an isolated three-phase bidirectional dc-dc converter connected to the dc microgrid system. The proposed topology achieves efficient power conversion with a wide input voltage range, continuous input current, and bidirectional operation. In forward mode operation, the topology acts as a three-phase push-pull converter to reach a step-up voltage conversion ratio (90 to 450 V ). In backward mode operation, the converter acts as an interleaved flyback converter to provide a step-down voltage conversion ratio (450 to 90 V ). Over and above that, in both operation senses, the dc voltage gain is presented. The main advantages of this topology are high-switching frequency, the three-phase transformer that provides galvanic isolation between the dc voltage link bus to the battery or ultra-capacitor storage, and input/output filters size reduction. Besides, a fewer number of power switches, the frequency of output voltage, and input current ripple are three times higher than the switching frequency. The three active switches are connected to the same reference, which simplifies the gate drive circuit. Ultimately, the theoretical analysis of the proposed topology is carefully confirmed with the experimental results of the 4 kW converter prototype.     

直流微网中双向直流变换器的控制

将自适应控制与基于精确反馈线性化的滑模控制相结合应用于双向DC/DC变换器中,随着超级电容电压变化和负载的改变实时校正控制器参数。既解决了变换器的非最小相位特性和变结构特性,又能够减小系统的误差和提高系统的响应速度,更好地发挥超级电容稳定直流微网母线电压的作用。论文首先给出了变换器的状态方程,然后通过坐标变换推导出精确反馈线性化模型,并在此模型的基础上设计了自适应滑模控制器。最后利用Matlab/simulink软件进行仿真验证,并与未引入自适应的控制效果进行比较,结果表明引入自适应后的控制效果较好。     

混合动力电动汽车的复合电源功率分配控制策略

提出一种混合动力电动汽车的复合电源功率分配控制策略。复合电源中蓄电池作为主电源,超级电容器作为辅助电源,主电源和辅助电源各自经过一个升压变换器和升降压变换器连接至直流母线端,两种电源之间的能量转换由功率变换器实现。控制策略的控制目标为:(1)稳定直流母线电压;(2)精确跟踪超级电容器电流参考值;(3)控制系统实现全局渐近稳定。在Matlab Advisor仿真环境下对复合电源以及所提控制策略进行建模与仿真,并搭建了试验样机进行试验。仿真和试验结果表明:所提复合电源功率分配控制策略能较好地满足以上三个控制目标,充分发挥复合电源中蓄电池和超级电容器的优势。